Отчет по лабораторной работе:
«Определение ширины запрещенной зоны в германии»
студентки 311 группы
Лозы Ольги
Цель работы: определение ширины запрещенной зоны в германии компенсационным методом.
Установка для изучения температурной зависимости проводимости включает в себя:
-
пластинку германия:
-
источник питания пластинки германия и микроамперметр для измерения тока через пластинку;
-
печь для подогрева образца,ток через печь регулируется автотрансформатором. Для измерения температуры в печь трансформатора вмонтирована термопара;ток термопары измеряется гальванометром;
-
потенциометр Р-307,служащий для измерения падения напряжения на образце компенсационным методом и нуль-гальваннометр М-195.
Схема соединения этих элементов приведена ниже:
-
Ход работы: 1.
Измерить зависимость падения напряжения U на образце от температуры как при повышении, так и при понижении температуры.
2.
Построить график функции lns =f(1/T).
3.
Методом наименьших квадратов определить ширину запрещенной зоны и вычислить погрешность полученного результата.
Формулы для расчета:
1.
2.
3.
—
формула
для вычисления
относительной погрешности
ln(s).
4.
— формула
для вычисления
относительной погрешности DE.
Таблица данных,полученных экспериментально:
При нагревании образца:
|
№ |
ТЕМПЕРАТУРА ОБРАЗЦА (Т,К) |
ПРИЛОЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (U1,B) |
ПРИЛОЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (U2,B) |
|
1 |
310 |
1.540 |
1.899 |
|
2 |
320 |
1.100 |
1.600 |
|
3 |
329 |
0.703 |
1.303 |
|
4 |
339 |
0.600 |
0.800 |
|
5 |
349 |
0.300 |
0.500 |
|
6 |
359 |
0.100 |
0.400 |
При охлаждении образца:
|
№ |
ТЕМПЕРАТУРА ОБРАЗЦА (Т,К) |
ПРИЛОЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (U1,B) |
ПРИЛОЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (U2,B) |
|
1 |
349 |
0.30 |
0.570 |
|
2 |
339 |
0.50 |
0.800 |
|
3 |
329 |
0.70 |
1.300 |
|
4 |
320 |
1.11 |
1.800 |
|
5 |
310 |
1.49 |
1.899 |
Таблица
данных для построения графика зависимости
:
-
ln(s)
±Dln(s)
9.355
±0.160
9.551
±0.180
9.888
±0.195
10.283
±0.210
10.763
±0.225
11.276
±0.235
1/T,К-1
±D(1/T)
0.00323
±0.0001
0.00313
±0.0001
0.00304
±0.0001
0.00295
±0.0001
0.00287
±0.0001
0.00279
±0.0001
Зависимость имеет вид прямой,уравнение которой
ln(s)=ln(s0)-dE/2kT (см. рис. ниже).
По тангенсу угла наклона можно определить искомую величину — ширину запрещенной зоны в германии:
tg(a)=-dE/2kT
dE=-2kT*tg(a)
dE=(0.380±0.022) эВ.
ВЫВОД: Экспериментально полученное значение ширины запрещенной зоны в германии dE=(0.380±0.022) эВ отличается от табличного значения dE=0.34 эВ на 12%.